เป็นโรคมะเร็งทางโลหิตวิทยาที่เกิดจากความผิดปกติของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดในไขกระดูก ทำให้มีการแบ่งตัวเพิ่มจำนวนของเซลล์ในสาย lymphoid ขึ้นอย่างมากแต่เซลล์เหล่านั้นไม่สามารถเจริญเป็นตัวแก่ได้ตามปกติ ส่งผลให้มี lymphoblast ในไขกระดูกเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ จนเซลล์เม็ดเลือดปกติในไขกระดูกถูกยับยั้งไม่สามารถเจริญเติบโตและเพิ่มจำนวนได้ตามปกติ
ทำให้เกิดอาการและอาการแสดงอันเนื่องมาจากไขกระดูกล้มเหลว ผู้ป่วยมีอาการซีด มีเลือดออกผิดปกติเนื่องจากเกร็ดเลือดต่ำ ติดเชื้อง่ายเนื่องจากมีภาวะ neutropenia นอกจากนี้ยังอาจเกิดอาการผิดปกติจากการที่เซลล์มะเร็งแทรกตัวเข้าไปในเนื้อเยื่ออื่นๆ เช่น ต่อมน้ำเหลือง ตับ ม้าม ผิวหนัง หรือเยื่อหุ้มสมอง เป็นต้น
ALL พบบ่อยในเด็กเล็กอายุระหว่าง 2-10 ขวบ ในผู้ใหญ่พบไม่มาก มีเพียงประมาณร้อยละ 20 ของผู้ป่วยมะเร็งเม็ดเลือดขาวเฉียบพลันในผู้ใหญ่เท่านั้นที่เป็น ALL
ALL เป็นโรคที่มีพยาธิกำเนิดในระดับเซลล์หลายรูปแบบทำให้แบ่งเป็นชนิดย่อยได้หลายชนิด แต่ละชนิดมีการดำเนินโรคและพยากรณ์โรคแตกต่างกัน ส่งผลให้การพิจารณาเลือกการรักษาต้องคำนึงถึงชนิดย่อยของโรคด้วย